東23采區(qū)地質(zhì)說明書0

1、薛 湖 煤 礦 東 翼 23 采 區(qū)地 質(zhì) 說 明 書編 制 人： 審 核： 總工程師 ：編制單位：地測(cè)科二零一零年元月二十日目錄1概況：31.1采區(qū)位置31.2以往地質(zhì)勘探工作41. 3建井期間補(bǔ)充地質(zhì)勘查工作42礦井地質(zhì)42.1地層42.1.1 奧陶系中統(tǒng)馬家溝組（O2m）42.1.2 石炭系（C）42.1.3 二疊系（P）62.1.4 新生界（KZ）82.2 構(gòu)造92.2.1 井田構(gòu)造92.2.2 采區(qū)構(gòu)造102.2.3 開拓區(qū)小斷層對(duì)煤層開采影響112.3褶曲122.4巖漿巖及其它地質(zhì)因素122.5煤層132.5. 1 煤系地層132.5. 2 二2煤層厚度及煤質(zhì)142.5.3 二2煤

2、層煤質(zhì)概況14三3煤層概況14三2 2煤層概況153. 礦井水文地質(zhì)163.1礦井水文地質(zhì)邊界條件163.2主要含水層和隔水層163.3 采區(qū)水文地質(zhì)193.3.1 采區(qū)水文地質(zhì)概況19 斷層對(duì)采區(qū)地下水的控制與影響19二2煤與其上、下主要含、隔水層尺度關(guān)系193.3.4 充水條件分析203.4采區(qū)涌水量計(jì)算223.4.1 礦井涌水量變化及其構(gòu)成223.4.2 采區(qū)涌水量計(jì)算23礦井涌水量預(yù)算結(jié)果及評(píng)價(jià)253.5 采區(qū)防治水工作263.5.1 采區(qū)防治水原則與思路263.5.2 二2煤層開采的主要水害威脅263.5.3 二2煤層開采的防治水工作274開采技術(shù)條件314.1開采方法與頂、底板條件

3、31開采方法與頂?shù)装骞芾?1二2煤層頂、底板工程地質(zhì)特征32巷道圍巖工程地質(zhì)特征335資源儲(chǔ)量估算345.1估算范圍及工業(yè)指標(biāo)確定34估算范圍345.1.2 工業(yè)指標(biāo)345.1.3 參數(shù)的確定34估算方法355.1.5 儲(chǔ)量類別劃分355.1.6 保護(hù)煤柱儲(chǔ)量計(jì)算35儲(chǔ)量估算結(jié)果355.1.8 采區(qū)回采率356問題與建議36前 言河南神火集團(tuán)有限公司薛湖煤礦位于河南省永城市，井田中心南距永城市23，西至商丘市75km，東至江蘇徐州市80km，至安徽淮北市40km。行政區(qū)隸屬永城市薛湖鎮(zhèn)，年設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為60萬噸。1概況：1.1采區(qū)位置 本區(qū)位于淮河沖積平原北部，地勢(shì)平坦開闊，總體為西南高，北東

4、低。最高海拔標(biāo)高+40.2m，最低+32.3m，一般+36+38m。23采區(qū)位于薛湖井田東部，地面有薛湖鎮(zhèn)、聶小莊、王莊、裴寺、傅樓等村莊。23采區(qū)西接?xùn)|21采區(qū)，東至礦井東翼薄煤帶，北至27采區(qū)，南至DF116、DF5斷層保護(hù)煤柱，采區(qū)內(nèi)共布置11個(gè)工作面，采區(qū)走向長(zhǎng)度約3.4km，傾斜長(zhǎng)度1.02.1km，面積約3.06km2，經(jīng)計(jì)算可采儲(chǔ)量1108kt，采區(qū)生產(chǎn)能力以0.6Mta，采區(qū)回采率按80計(jì)算，23采區(qū)服務(wù)年限為16a。23采區(qū)拐點(diǎn)坐標(biāo)如下：（1）y=39446536.2 x=3778838.7（2）y=39446536.2 x=3777000.0（3）y=39448205.5

5、x=3777926.2（4）y=39449537.0 x=3778714.0（5）y=39449373.6 x=3779625.9（6）y=39447789.4 x=3778826.41.2以往地質(zhì)勘探工作區(qū)內(nèi)先后有安徽325隊(duì)、省建委地勘公司三隊(duì)、中南煤田地質(zhì)局物探普查隊(duì)、煤炭部煤田地球物理勘探隊(duì)、河南省地質(zhì)十一隊(duì)、煤炭工業(yè)部一二九隊(duì)等單位在本區(qū)進(jìn)行過勘探工作。1. 3建井期間補(bǔ)充地質(zhì)勘查工作2007年1月4月中國(guó)煤炭地質(zhì)總局物測(cè)隊(duì)完成了薛湖煤礦21采區(qū)三維高分辯地震勘探，勘查面積6.0km2。于2007年5月提交了河南神火煤電股份有限公司薛湖煤礦21采區(qū)三維地震勘探報(bào)告。2礦井地質(zhì)2.1地

6、層采區(qū)內(nèi)發(fā)育地層由老至新有奧陶系中統(tǒng)馬家溝組、石炭系中統(tǒng)本溪組、石炭系上統(tǒng)太原組、二疊系下統(tǒng)山西組與下石盒子組、二疊系上統(tǒng)上石盒子組及石千峰組、新近系、第四系，其中太原組、山西組、下石盒子組和上石盒子組為含煤地層。現(xiàn)將發(fā)育地層自下而上分述如下： 奧陶系中統(tǒng)馬家溝組（O2m）本組主要為淺灰、灰色隱晶質(zhì)細(xì)晶質(zhì)中厚厚層狀石灰?guī)r，上部含黃鐵礦，巖溶裂隙較發(fā)育，最大厚度38.86m。 石炭系（C）1、石炭系中統(tǒng)本溪組（C2b）本組上部由灰深灰色砂質(zhì)泥巖及泥巖組成，中偶夾二層薄層泥灰?guī)r；下部為灰灰白色鋁土質(zhì)泥巖或鋁土巖，含菱鐵質(zhì)鮞粒，具滑感；底部有紫花色鋁土泥巖，含較多的鐵質(zhì)鮞粒和結(jié)核，相當(dāng)于山西式鐵礦層

7、位。本組地層厚1623m，平均厚19m，與下伏馬家溝組呈平行不整合接觸。2、石炭系上統(tǒng)太原組（C3 t）本組為含煤地層，即一煤段。由薄中厚層狀石灰?guī)r、泥巖、砂質(zhì)泥巖、砂巖組成，含薄煤34層，據(jù)區(qū)內(nèi)鉆孔揭露,未見到可采煤厚點(diǎn)，各煤層基本上無經(jīng)濟(jì)價(jià)值。全組共含石灰?guī)r911層、單層一般厚35m，厚者可達(dá)14m。本組地層厚135142m，平均139m。與下伏本溪組呈整合接觸。根據(jù)巖性特征該組可分為上、中、下三段： 下段：自本溪組鋁土質(zhì)泥巖頂至L2灰?guī)r頂界，厚30m左右。該段下部為細(xì)粒砂巖夾粉砂巖、泥巖，砂巖底界為本組與本溪組界線，具水平紋理及波狀層理，富含黃鐵礦結(jié)核，含少量植物化石碎片及炭屑；上部為灰

8、色厚層狀石灰?guī)r(L2)，富含動(dòng)物化石及燧石結(jié)核，為K2標(biāo)志層。 中段：自L2灰?guī)r頂至L7灰?guī)r底，厚60m左右，主要由泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖、薄層石灰?guī)r及薄煤層組成，煤層均不可采，灰?guī)r中含大量動(dòng)物化石，泥巖多具鱺狀結(jié)構(gòu)。 上段：自L7灰?guī)r底至山西組底，厚50m左右，以石灰?guī)r為主，夾薄層泥巖、細(xì)粒砂巖及煤層，灰?guī)r中含蜓類等動(dòng)物化石，頂部第一層灰?guī)r厚1m左右，層位穩(wěn)定，為K3標(biāo)志層。中部常發(fā)育一層厚9.0m左右的灰?guī)r(L9)，含較多燧石結(jié)核，厚度穩(wěn)定。 二疊系（P）1、二疊系下統(tǒng)山西組（P1sh）該組為本區(qū)主要含煤地層，即二煤段。自二1煤底板砂巖至下石盒子組底鮞狀鋁土質(zhì)泥巖（K4）底，由泥巖、砂質(zhì)泥

9、巖、粉砂巖、砂巖組成。含煤34層，分布于中下部，其中二2煤是本區(qū)主要可采煤層。本組地層厚68109m，平均92m，與下伏太原組呈整合接觸。以二2煤層為界分為上、下兩段：下段（即二2煤以下）：為一套層理非常發(fā)育的粉、細(xì)粒砂巖互層，呈明顯的緩波狀水平層理，含23層薄煤（二1煤），底部以條帶狀的細(xì)粒砂層或砂質(zhì)泥巖與下伏太原組海相泥巖呈整合接觸，有時(shí)分界不明顯，本段厚約40m。上段（二2煤以上）：以砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖組成。砂巖中有時(shí)交錯(cuò)層理發(fā)育，以含巖屑為特征，頂部砂巖富含較大棕色的云母片，鈣、泥質(zhì)膠結(jié)。本段厚約50m。2、二疊系下統(tǒng)下石盒子組(P1x)該組為本區(qū)含煤地層，自K4鮞狀鋁土質(zhì)泥巖底至K

10、7中粒砂巖底，為本區(qū)主要含煤地層之一。由泥巖、鋁土泥巖、砂巖、粉砂巖與煤層組成。本組地層平均厚404m，與下伏山西組呈整合接觸。據(jù)煤、巖層組合特征可分為三、四、五三個(gè)煤段。三煤段：為本區(qū)主要含煤地層，底部為灰白色鋁土泥巖，局部為紫花色，含菱鐵質(zhì)中粗鮞粒（K4），局部具同心圓結(jié)構(gòu)，層位穩(wěn)定，厚約5m左右，為本區(qū)主要標(biāo)志層（K4）；中部為細(xì)粒砂巖、砂質(zhì)泥巖夾煤層，砂巖中巖屑含量較高，常具黑白相間的微波狀水平層理；頂部砂巖中含菱鐵質(zhì)成分,局部較集中,普遍含鐵質(zhì)鮞粒。煤層主要分布于本段中上部，含煤56層，其中三2 2煤與三3煤為本區(qū)大部可采煤層。本段地層厚55100m，平均78m。四煤段：由紫花色、灰

11、色、深灰色、灰黑色砂質(zhì)泥巖、泥巖、炭質(zhì)泥巖、粉砂巖及少量細(xì)粒砂巖組成，紫花色泥巖中含菱鐵質(zhì)鮞粒。底部為細(xì)粒砂巖或粉砂巖，含菱鐵質(zhì)成分，為 K5標(biāo)志層。本段地層厚100150m，平均126m。 五煤段：由黑灰色、紫花色泥巖、綠灰灰色中、細(xì)粒砂巖及粉砂巖組成。底部一般為灰白色中、細(xì)粒砂巖，成分以石英為主，硅質(zhì)膠結(jié)，一般厚約9m，為K6標(biāo)志層，但84線以西，K6往往相變?yōu)榉凵皫r或砂質(zhì)泥巖。K6之上75m左右含煤線或炭質(zhì)泥巖，為五煤層位，為輔助標(biāo)志層。煤層之下紫色泥巖中含粗菱鐵質(zhì)鮞粒。本段地層厚178223m，平均200m。3、二疊系上統(tǒng)上石盒子組（P2s）該組為本區(qū)含煤地層，自K7中粒砂巖底至“平頂

12、山砂巖”底，主要由灰綠色、灰色、紫花色泥巖、砂質(zhì)泥巖、砂巖、煤線組成，地層厚約350m，與下伏下石盒子組呈整合接觸。據(jù)煤、巖層組合特征分為六、七兩個(gè)煤段。六煤段：由灰綠色、紫花色砂質(zhì)泥巖、粉砂巖及薄層砂巖等組成。底部為中細(xì)粒砂巖，含較多云母片，厚一般5m左右，為K7砂巖標(biāo)志層；下部含數(shù)層灰黑褐色硅質(zhì)海綿巖，其菱形節(jié)理發(fā)育，堅(jiān)硬，為一輔助標(biāo)志層，巖石主要由硅質(zhì)及鈣質(zhì)海綿骨針組成，其主要成分為玉髓及方解石，基質(zhì)為粘土。本段地層厚187m左右。 七煤段：由灰綠、紫花色砂質(zhì)泥巖，粉砂巖及灰綠色、灰白色中細(xì)粒砂巖組成，含鐵質(zhì)結(jié)核，局部夾黑色泥巖及鋁土巖，底部為灰白灰綠色中粗粒砂巖，含小礫石，厚一般5m，

13、為K8砂巖標(biāo)志層。本段地層厚171m。本段自然曲線呈大鋸齒狀的低值反映。4、二疊系上統(tǒng)石千峰組（P2sh）本區(qū)石千峰組地層揭露極少，地層厚度不詳。區(qū)內(nèi)僅發(fā)育石千峰組第一段地層，其與豫西地區(qū)的“平頂山砂巖” 相當(dāng)。該段地層以灰灰白色，厚層狀，中粗粒石英砂巖為主，夾有灰綠色細(xì)砂巖及粉砂巖，砂巖中石英含量占95%以上，硅質(zhì)膠結(jié)為主，堅(jiān)硬，顆粒為次棱角及次圓狀，常含有燧石小礫石，局部具交錯(cuò)層理。該段地層厚107121m，平均114m，與下伏上石盒子組地層呈整合接觸。 新生界（KZ）1、新近系（N）新近系下部（N1）：屬河湖相沉積，厚度180250m，與下伏各地層呈角度不整合接觸，可分為上下二段。下段以

14、土黃、棕黃、灰綠色粘土、亞粘土為主。底部普遍發(fā)育一層灰白色，俗稱“鈣質(zhì)層”的亞粘土，含14層粉砂、細(xì)砂，厚度變化幅度為030m，呈透鏡體狀。該段地層厚35127m，平均90m，埋藏深度280 300m。上段由淺黃、棕黃色中細(xì)砂、亞砂土和灰黃、灰綠色亞粘土、粘土組成，含鈣質(zhì)和鋁土質(zhì)。砂層松散,單層厚度大,粒度粗,泥質(zhì)含量少,砂層510層，厚度60100m。該段地層厚110160m，平均135m。埋藏深度165300m。新近系上部（N2）：屬河湖相沉積，厚度4573m，平均厚60m。主要由土黃、灰黃、棕黃、亞粘土、粘土夾砂層透鏡體組成，富含大小不一的礫石與姜結(jié)石。本段地層以高可塑性粘土為主，砂層一

15、般24層，厚度625m，埋藏深度100165m。2、第四系（Q）更新統(tǒng)（Q13）：屬?zèng)_洪積相沉積，厚度4678m，平均厚65m，與下伏新近系地層呈整合接觸。以土黃、黃褐、淺黃色亞粘土為主，夾亞砂土及粉砂、細(xì)砂透鏡體。含砂層37層，厚度1235m，亞粘土中姜結(jié)石富集。埋藏深度35100m。全新統(tǒng)（Q4）：屬?zèng)_積相沉積，厚度一般為2030m，平均厚25m。由灰黃、土黃色亞砂土夾灰黃、褐黃色亞粘土、粘土組成,含小礫石及姜結(jié)石,薄層粉、細(xì)砂層呈透鏡體狀,亞粘土中夾12層灰褐色含腐植質(zhì)的“黑土”，含田螺、蝸?；?.2 構(gòu)造2.2.1 井田構(gòu)造薛湖煤礦位于區(qū)域構(gòu)造永城復(fù)背斜北部仰起端、次一級(jí)構(gòu)造聶奶廟

16、背斜的北翼，總體構(gòu)造形態(tài)呈一走向北西西的單斜構(gòu)造，由于受東西向構(gòu)造和北北東向構(gòu)造的控制和影響，而使其構(gòu)造形態(tài)局部復(fù)雜化。本井田斷裂構(gòu)造較發(fā)育，主要發(fā)育北北東向、北東向和近東西向三組斷層，均為高角度正斷層，東部以北北東向斷層為主；中部發(fā)育北東向和近東西向斷層；西部以近東西向?yàn)橹鳌Ｈ锕舶l(fā)育斷層65條，其中落差大于100m的9條；落差10050m的5條；落差5020m的10條；落差小于20m的41條。大斷層主要分布于井田東、西邊緣的兩側(cè)，呈相互平行狀展布，形成階梯狀或地壘、地塹狀組合的特點(diǎn)，構(gòu)成本井田邊界。2.2.2 采區(qū)構(gòu)造采區(qū)為一地層走向近東西，傾向北的單斜構(gòu)造，傾角4°17

17、76;，平均12°。采區(qū)主要受F116和DF5斷層及其伴生斷層的影響，斷層性質(zhì)均屬正斷層，F(xiàn)116斷層規(guī)模較大，延伸較長(zhǎng)，自采區(qū)東緣向西延伸至采區(qū)中部，延展長(zhǎng)度1.85km，走向近NE，傾向SE，傾角為65°，落差030m；DF5斷層位于采區(qū)南部，延展長(zhǎng)度1.35km，斷層走向近NEE，傾向SSE，傾角60°，為一北升南的正斷層，最大落差29m。區(qū)內(nèi)構(gòu)造展布方向以近東西向和北東向斷裂為主，其次為近南北向。地質(zhì)探明的斷層有21條。其中對(duì)回采造成較大影響的有9條DF116 、DF21 、DF22、DF23、DF25、DF31 、DF32、DF33、DF34 、詳見斷層

18、成果一覽表（表2-1）。其中最大落差為DF116斷層落差在529m；其余8條斷層落差均在3m10m之間。表21 開拓區(qū)小斷層情況一覽表斷層名稱斷層性質(zhì)最大落差(m)傾角(°)走向傾向延展長(zhǎng)度(km)錯(cuò)斷煤層控制依據(jù)控制程度DF21正862EWS0.54三3、三、二27222孔穿見，三維地震控制可靠DF22正465NWWSSW0.26三3、三、二2三維地震控制DF23正565SNE0.2二2三維地震控制可靠DF25正970NWNE0.32三3、三、二2三維地震控制可靠DF31正1570EWS0.20二2713孔穿見，三維地震控制可靠DF32正563N ENW0.54三3、三、二2三維地

19、震控制可靠DF33正470NWSW0.18二2三維地震控制DF34正866NEENNW0.22二2三維地震控制可靠2.2.3 開拓區(qū)小斷層對(duì)煤層開采影響開拓區(qū)內(nèi)小斷層對(duì)煤層開采影響較大。斷層使工作面煤層突然斷失，使其運(yùn)輸條件復(fù)雜化。在巷道掘進(jìn)遇斷層時(shí)，由于斷層處巖石破碎，易塌落（如軌道大巷中央風(fēng)井至一車場(chǎng)段），給巷道頂板支護(hù)帶來很大困難，在今后的生產(chǎn)過程中也存在不安全隱患；同時(shí)對(duì)煤層厚度也有影響，斷層發(fā)育處煤層厚度變薄 （如73線732孔處受斷層 DF20影響煤層變?。?，使將來工作面回采推進(jìn)速度變慢，產(chǎn)量下降，工作面回收以及初次放頂次數(shù)增加，頂板管理難度加大。另外斷層處巖石破碎，裂隙發(fā)育，使其

20、含水層富水性增強(qiáng)，使煤層頂?shù)装瀹a(chǎn)生淋水、突水現(xiàn)象（如F501斷層處頂板淋水嚴(yán)重），影響了煤礦的正常生產(chǎn)。綜上所述采區(qū)內(nèi)大、中型斷層較少對(duì)采區(qū)的正常劃分影響不大。2.3褶曲開拓區(qū)內(nèi)主要發(fā)育的褶曲為薛湖向斜，位于礦井23采區(qū)中部。向斜軸走向?yàn)镹W65°，自劉莊經(jīng)王莊至陳莊西，延展長(zhǎng)度2km，該向斜SW翼傾角較陡，約32°；NE翼平緩，10°左右，褶幅25m為一不對(duì)稱向斜。該向斜向NW撒開，呈7°傾角向SE傾伏，向斜軸部及兩翼由P1X地層構(gòu)成，西南部被NW向的DF5斷層切割。該向斜在地震時(shí)間剖面上顯示明顯，三維地震資料控制嚴(yán)密，已查明。.2.4巖漿巖及其它地質(zhì)

21、因素礦井內(nèi)巖漿巖侵入體分布廣泛，東、西部較發(fā)育，中部個(gè)別鉆孔也有穿見。據(jù)鉆孔揭露巖漿巖侵入最新地層為上石盒子組中、下部，最老地層為奧陶系頂部，但以侵入到下石盒子組和山西組最為廣泛，所以對(duì)煤層影響較大。2.4. 1開拓區(qū)巖漿侵入體對(duì)煤層的影響開拓區(qū)內(nèi)巖漿巖主要發(fā)育在東緣，受其影響煤層大部變?yōu)樘烊唤?，如東風(fēng)井檢查孔530m以深（三煤段往下）受巖漿巖侵入體的影響，煤層全部變?yōu)樘烊唤?，天然焦處見大量霏?xì)巖和少量輝綠巖。區(qū)內(nèi)二2煤層中以66勘探線為界，東部為天然焦西部為煤層，有7682、6620、6616、東風(fēng)井檢查孔四孔控制；三煤層中以71勘探線為界，東部為天然焦西部為煤層，有71-4、7106、70

22、20、1902、7682、6620、東風(fēng)井檢查孔7孔控制；三3煤中以73勘探線為界，東部為天然焦西部為煤層，有73-4、73-2、73-1、7224、7222、7220、7217、7215、71-4、71-3、71-2、70-1、7019、7017、7682、6620、東風(fēng)井檢查孔17孔控制。由此可以看出區(qū)內(nèi)巖漿巖自東向西侵入，對(duì)煤層的影響程度，深部較小淺部較大。2.4.2地溫（1）礦井地溫概況本礦井恒溫帶深度為25m，溫度16.5，據(jù)本區(qū)鉆孔測(cè)溫資料整理計(jì)算，本區(qū)平均地溫梯度2.172.79/100m，低于3/100m，屬于地溫正常區(qū)。（2）二2煤層底板溫度特征礦井內(nèi)二2煤層底板埋深3401

23、037m，底板溫度3543，存在、級(jí)高溫區(qū)。其中，常溫區(qū)（<31）位于94勘探線以東，煤層底板埋深550m水平以淺，面積9.67km2，占全區(qū)的15.57%；級(jí)高溫區(qū)位于煤層底板埋深550850m水平之間，面積25.59km2，占41.22%，礦井的先期開采地段（包括首采區(qū)），均在級(jí)高溫區(qū)內(nèi)；級(jí)高溫區(qū)分布在煤層底板埋深850m水平以深的范圍，面積26.28km2，占43.20%。三個(gè)井筒檢查孔對(duì)二2煤層底板施測(cè)溫度校正值為32.7335.28與周圍地溫變化趨勢(shì)基本吻合，沒有出現(xiàn)異?，F(xiàn)象。本區(qū)二2 煤層大面積為、級(jí)高溫區(qū)，但先期開采地段的地溫低于37，因此，經(jīng)過通風(fēng)降溫后，對(duì)開采環(huán)境影響不

24、大。礦井二2煤層頂板比較平整，局部節(jié)理裂隙發(fā)育，穩(wěn)定性較好；底板屬松軟類, 礦井深部可能會(huì)有底鼓現(xiàn)象。礦井為正常地溫區(qū)，礦井中深部二2煤層有、級(jí)高溫區(qū)，深部地壓較高。2.5煤層2.5. 1 煤系地層本區(qū)煤層賦存于石炭二疊系含煤巖系，含煤巖系分四組七個(gè)煤段，即石炭系上統(tǒng)太原組（一煤段）、二疊系下統(tǒng)山西組（二煤段）與下石盒子組（三、四、五煤段）、二疊系上統(tǒng)上石盒子組（六、七煤段），含煤地層總厚度993.0m，共含煤13層，煤層總厚度7.27m，含煤系數(shù)0.73%。其中上石炭統(tǒng)太原組與上二疊統(tǒng)上石盒子組僅含薄煤層及煤線，含煤性較差；下二疊統(tǒng)山西組和下石盒子組地層含可采煤層及局部可采煤層，含煤性較好，

25、是本區(qū)主要含煤地層。2.5. 2 二2煤層厚度及煤質(zhì)二2煤層賦存于山西組中下部，上距K4鋁質(zhì)泥巖51m、三2 2煤層89.2m，下距二1煤層底板砂巖36.60m、K3石灰?guī)r47.70m。煤層的直接頂板為砂質(zhì)泥巖或細(xì)粒砂巖，局部為中粗粒砂巖；直接底板為細(xì)粒砂巖和砂質(zhì)泥巖。采區(qū)內(nèi)該煤層厚度變化不大，發(fā)育穩(wěn)定，僅有局部變薄或增厚。煤層厚度1.03.1m，平均厚約2.51m，煤厚多集中于23m之間。煤層厚度局部有一定變化。2.5.3 二2煤層煤質(zhì)概況二2煤層為灰黑色，貧煤，以低灰分特低硫、特低磷、低水分、高發(fā)熱量（27.54MJ/kg）、似金屬光澤，條帶狀結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，外生裂隙較發(fā)育，視密度為1.4

26、4。二2煤層的宏觀煤巖特征：以亮煤為主，次為暗煤、鏡煤，屬半光亮光亮型煤。2.5.4三3煤層概況三3煤層上距K5砂巖28m，下距K4鋁質(zhì)泥巖43m，井田內(nèi)煤層埋深330980m，底板標(biāo)高-300-950m。煤層直接頂?shù)装寰鶠樯百|(zhì)泥巖，間接頂板為細(xì)砂巖或粉砂巖，間接底板為砂質(zhì)泥巖或細(xì)砂巖，全區(qū)層位較穩(wěn)定。煤層可采區(qū)主要分布在東21采區(qū)和東23采區(qū)西部，與7378勘探線中深部級(jí)8294線深部，不可和零點(diǎn)主要分布于70勘探線以東、94勘探線以西和中部7782勘探線間中淺部區(qū)域；其它區(qū)域即使有可采點(diǎn)也是零星分布。三3煤層的煤類為貧瘦煤、貧煤、無煙煤，煤層層位較穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，為大部可采薄煤層，可采范圍

27、內(nèi)厚度有一定變化。其煤層穩(wěn)定程度為不穩(wěn)定型煤層。2.5.5三2 2煤層概況 三2 2煤層上距K5砂巖40.0m、距三3煤層11.0m；下距K4鋁質(zhì)泥巖37.0m，下距二2煤層89.20m，井田內(nèi)煤層埋深330990m，底板標(biāo)高-300-960m。煤層的直接頂板為砂質(zhì)泥巖或細(xì)粒砂巖，直接底板為細(xì)粒砂巖，間接頂板為細(xì)砂巖或粉砂巖，間接底板為砂質(zhì)泥巖或細(xì)粒砂巖，層位較穩(wěn)定。煤層可采區(qū)主要分布于87勘探線以東中深部，其中7787線淺部為沉積尖滅零點(diǎn)和不可采區(qū)；7175線中深部有不可采區(qū)；東部71線以東中淺部為巖漿巖入侵區(qū)形成的天然焦多為不可采；87勘探線以西基本全為煤層不可采或相變成炭質(zhì)泥巖乃至尖滅沉

28、積尖滅零區(qū)。開拓區(qū)內(nèi)中西部可采；東緣為煤層不可采和天然焦不可采區(qū)。三22煤層層位較穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單較復(fù)雜，為大部可采薄煤層，可采范圍內(nèi)厚度有一定變化。三22煤由貧瘦煤、貧煤、無煙煤三個(gè)煤類組成。三22煤層為不穩(wěn)定型大部可采薄煤層。3. 礦井水文地質(zhì)3.1礦井水文地質(zhì)邊界條件礦井位于永城復(fù)背斜北部揚(yáng)起端，處于基巖地下水的逕流帶。東部的灤湖正斷層系，以F110和F112為主將外圍地層抬升70200m，使得外部巖溶強(qiáng)含水層與礦井內(nèi)煤系地層對(duì)接，構(gòu)成礦井東部供水邊界；西部太灰含水層埋深1000m，富水性漸弱，但距首采區(qū)超過7km，可視為無限邊界；北部太灰含水層埋深亦1000m，地下水逕流條件微弱，再加

29、之八里莊斷層的阻水作用，可視為隔水邊界；南部為太灰含水層隱伏出露區(qū)，可接受上覆新近系孔隙水的微弱補(bǔ)給，可視為弱補(bǔ)給邊界。3.2主要含水層和隔水層1主要含水層區(qū)內(nèi)主要含水層自上而下劃分為：新生界含水層（組）：基巖風(fēng)化帶含水層；二疊系下石盒子組、山西組砂巖含水層；石炭系太原組上段灰?guī)r含水層；石炭系太原組下段灰?guī)r含水層；奧陶系灰?guī)r含水層。共計(jì)六個(gè)含水層，描述如下：1）新生界孔隙水含水組新生界松散巖類含水層西部厚，東部薄，厚度110.67m445.10m，平均值358.08m。主要砂層含水層埋藏深度分別為第四系全新統(tǒng)035m和新近系含水層150300m。2）基巖風(fēng)化帶裂隙含水層含水層厚2035m，其中

30、頂部20m風(fēng)化裂隙較發(fā)育，富水性較好。區(qū)內(nèi)117個(gè)鉆孔簡(jiǎn)易水文地質(zhì)觀測(cè)統(tǒng)計(jì)，有18孔漏水，漏水率15.4%，8016孔山西組二2煤頂板風(fēng)化帶抽水，單位涌水量0.000388L/s·m，滲透系數(shù)0.00182m/d，富水性極弱。3）下石盒子組與山西組砂巖裂隙含水組由中粒、細(xì)粒砂巖組成，厚度915m，屬弱富水含水層。二2煤底板有一層中細(xì)粒砂巖，厚度一般8m左右，具有一定富水條件，富水程度較弱。4）太原組上段灰?guī)r巖溶裂隙水含水層由56層灰?guī)r組成，厚度17.5525.85m，平均22.13m，太原組頂部L12（K3）灰?guī)r呈薄層狀，平均厚度1.30m，富水性弱。L8灰?guī)r賦存穩(wěn)定，一般厚度10m

31、?；?guī)r致密完整，巖溶裂隙不發(fā)育，L8灰?guī)r含水層為區(qū)域主要含水層，是礦井防治水工作的重點(diǎn)。5）太原組下段灰?guī)r巖溶裂隙水含水層含水段為L(zhǎng)7灰?guī)r底至L12灰?guī)r頂?shù)奶M上段地層，含水層為L(zhǎng)7灰?guī)rL12灰?guī)r共6層，一般為24層，累厚17.5525.85m，平均22.13m。其中L12灰?guī)r（K3）為薄層灰?guī)r較穩(wěn)定，平均厚1.30m；L8灰?guī)r全區(qū)穩(wěn)定且發(fā)育，一般厚度8m，局部巖芯裂隙較發(fā)育，但多為方解石脈充填，巖溶裂隙不發(fā)育，單位涌水量0.000004660.000865L/s·m，滲透系數(shù)0.00004410.00580m/d，含水組富水性弱，逕流條件差，地下水以靜儲(chǔ)量為主；其中L8灰?guī)r為二2

32、煤巷道充水的主要含水層。6）中奧陶統(tǒng)馬家溝組灰?guī)r巖溶裂隙含水層井田最大揭露厚度38.86m，無抽水資料，富水性不詳；據(jù)區(qū)域抽水資料，單位涌水量0.008433.152L/s·m，富水性強(qiáng)，但不均一，為二2煤層底板充水間接含水層。2主要隔水層1）、新生界隔水層新生界新近系上部與下部隔水層：新近系上部厚度3050m，下部50100m，巖性以粘土為主，分別為第四系與新近系上部含水層（組）、新近系下部第二段含水層與第一段含水層之間的良好隔水層。2）、下石盒子組和山西組隔水層下石盒子組和山西組的含水層之間普遍發(fā)育三層隔水層，上石盒子組底部K5砂巖至三22煤頂板層段，二2煤頂板砂巖以上至三煤組底

33、板層段，由砂質(zhì)泥巖、粉砂巖及薄層砂巖互層組成，厚度分別為30m，5070m，隔水性能良好，為區(qū)域性賦存穩(wěn)定的隔水層。3）、二2煤底板隔水層太原組頂部第一層灰?guī)r至二2煤底板，主要由泥巖和粉砂巖、細(xì)砂巖組成，總厚度23.1661.89m，平均厚度42.56m，該層分布連續(xù)、穩(wěn)定，正常情況下，為良好的隔水層。4）、太原組中段隔水層L8與L2灰?guī)r之間，隔水層厚度間距6777m，巖性主要由砂質(zhì)泥巖、中粒砂巖、薄層灰?guī)r組成，賦存穩(wěn)定，分布連續(xù)，能有效阻隔太原組上下段灰?guī)r含水層的水力聯(lián)系。5）、本溪組隔水層隔水層厚度15.7024.02m，平均厚度19.73m，該層分布穩(wěn)定、連續(xù)，隔水性能好，正常情況可阻止

34、奧陶系含水層水與上部的水力聯(lián)系。3.3 采區(qū)水文地質(zhì) 采區(qū)水文地質(zhì)概況從揭露兩條大巷水文地質(zhì)資料顯示，巷道掘進(jìn)主要以頂板砂巖水為主，其水量大約在30m3/h。采區(qū)內(nèi)各個(gè)含水組的水文地質(zhì)條件與區(qū)域情況基本一致，但基巖地下水的補(bǔ)給、徑流、排泄條件及其賦存狀態(tài)，均受邊界斷層的控制和影響。 斷層對(duì)采區(qū)地下水的控制與影響受邊界斷層影響，基巖含水組遭到了嚴(yán)重的連續(xù)性破壞，地下水的賦存狀態(tài)，運(yùn)動(dòng)條件發(fā)生了變化。斷層切斷了地下水的側(cè)向水平補(bǔ)給，改變了原有的層間運(yùn)動(dòng)及徑流方向，致使地下水系統(tǒng)處于近似停滯的封閉狀態(tài)，循環(huán)交替條件差，水質(zhì)也隨之變壞。因此，該采區(qū)可視為一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定、獨(dú)立的水文地質(zhì)單元。二2煤與其上、

35、下主要含、隔水層尺度關(guān)系二2煤層上距K4 砂巖底平均間距51.51m，煤層89.51m， 下距二1煤層底板砂巖36.60m、K3石灰?guī)r（L12）47.20m。主要為灰色細(xì)粒砂巖，夾深灰色砂質(zhì)泥巖，夾二1煤層。二2煤距離太原群上段灰?guī)r（L8）巖溶裂隙承壓水含水組79m，距離奧灰頂198m。二2煤層底板巖性以砂質(zhì)泥巖、粉砂巖為主，巖性比較單一，在巖性組合上很少有軟弱夾層，底板老底多，直接底少，雖偶有斷層通過，但規(guī)模均較小，故對(duì)底板的穩(wěn)定性影響亦不大。因此從整體上看，底板的隔水性較好。3.3.4 充水條件分析1）采區(qū)主要充水水源按照充水水源不同，采區(qū)充水水源主要有第三、四系孔隙水、基巖風(fēng)化帶孔隙裂隙

36、水、二疊系二2煤頂板砂巖裂隙承壓水、石炭系太原組上段灰?guī)r巖溶裂隙承壓水、石炭系太原組下段灰?guī)r巖溶裂隙承壓水和奧陶系灰?guī)r巖溶裂隙承壓水。除了各主要含水層構(gòu)成礦井充水水源外，采空區(qū)積水也是礦井充水水源之一。隨著采區(qū)的開采，采空區(qū)面積越來越大，采空區(qū)積水的防治問題也不容忽視。2）采區(qū)主要含水層富水性分析煤系地層的二疊系砂巖裂隙含水層是危害礦井生產(chǎn)的主要含水層，是礦井日常涌水的主要組成部分，通常以追蹤工作面頂板淋水形式出現(xiàn)。根據(jù)礦井及鄰區(qū)實(shí)際資料表明，該含水層多以靜儲(chǔ)量為主，含水性弱，徑流滯緩，通常在礦井生產(chǎn)初期水量很大，隨著生產(chǎn)的進(jìn)行，頂板砂巖水多被疏干，對(duì)生產(chǎn)的安全不會(huì)造成很大的影響。上石炭統(tǒng)碎屑

37、巖夾石灰?guī)r巖溶裂隙含水層由石炭系太原組的砂泥巖類碎屑夾1112層石灰?guī)r組成，為含隔水互層形式，石灰?guī)r含巖溶裂隙水。該組分上下兩段，上段含56層石灰?guī)r含水層（L7L12），其中L8、 L12等兩層分布穩(wěn)定，巖溶裂隙發(fā)育，富水較強(qiáng)，隨埋藏深度的增大，巖溶裂隙發(fā)育程度顯著減弱；另據(jù)礦井水文觀測(cè)孔觀測(cè)，L8灰?guī)r富水性較弱，一般情況下對(duì)礦井生產(chǎn)沒有太大威脅。下段含56層含水層（L1L6），其中L2賦存穩(wěn)定，裂隙多被充填，巖溶不發(fā)育，地下水循環(huán)交替困難，屬弱含水層。該組石灰?guī)r含水層之間雖有隔水層相隔，但斷裂構(gòu)造，已將諸灰?guī)r含水層在一定程度上溝通，形成一個(gè)含水系統(tǒng)。3）開采二2煤時(shí)主要充水水源二2煤為該采區(qū)

38、的主采煤層，其直接充水水源為二疊系二2煤層頂板砂巖裂隙承壓水；間接充水水源為二2煤層底板太原群灰?guī)r巖溶裂隙承壓水和奧陶系灰?guī)r巖溶裂隙承壓水。采區(qū)內(nèi)既無較大的地表水體，也無老窯老井，加之第三、四系蓋層很厚，所以地表水、老空水和新生界孔隙承壓水，對(duì)二2煤的開采沒有太大的影響。根據(jù)井田水文地質(zhì)條件分析，對(duì)二2煤開采的主要充水水源分別敘述如下：1）二2煤層頂板砂巖裂隙承壓水：通過礦井水文地質(zhì)調(diào)查和精查勘探，73-2、7708孔抽水試驗(yàn)反應(yīng)，含水層地下水徑流條件不暢，屬弱富水含水層，排泄方式以礦坑水排出，消耗靜儲(chǔ)量為主，易疏干，對(duì)礦山開采，不會(huì)構(gòu)成大的威脅。2）二2煤層底板太原群灰?guī)r巖溶裂隙承壓水，盡管

39、是一間接充水含水巖組，由于富水性較強(qiáng)，水壓大，在斷層影響的情況下，L8至二2煤層間距縮短，甚至發(fā)生對(duì)接，巖石完整性遭到破壞，強(qiáng)度降低，特別是隨著開采掘進(jìn)破壞了斷層破碎帶的原始穩(wěn)定狀態(tài)，容易導(dǎo)致高壓巖溶裂隙水突入井巷造成事故，具有突水初期來勢(shì)猛、水壓大，以消耗儲(chǔ)存量為主的特點(diǎn)，隨著時(shí)間的推移，突水量逐漸變小。在正常情況下，二2煤底板至L8的間距一般7590米，K3上層位巖性一般為厚層的泥巖和砂質(zhì)泥巖，隔水性能比較好，一般不會(huì)發(fā)生突水事故。3）開采二2煤時(shí)主要導(dǎo)水通道采區(qū)內(nèi)二2煤的導(dǎo)水途徑主要有三種：斷層、裂隙和封閉不良鉆孔。對(duì)于煤層頂板的砂巖水，由于頂板砂巖含水層處于導(dǎo)水裂隙帶內(nèi)，其中的裂隙水必

40、然要涌入礦井。底板砂巖裂隙含水層處于底板破壞范圍內(nèi)，在采掘的過程中也將有少量涌出。而對(duì)安全真正有威脅的導(dǎo)水通道是斷層，當(dāng)斷層溝通太原群灰?guī)r裂隙水、太原群灰?guī)r裂隙水甚至奧陶系灰?guī)r地下水時(shí)，對(duì)礦井危害極大。采區(qū)內(nèi)斷層較多，并且伴生斷層較為發(fā)育，采區(qū)工作面布置和回采將過斷層DF21 、DF22、DF23、DF25、DF31 、DF32、DF33、DF34 。由于斷層及伴生斷層較多，斷層斷距、落差較大，使采區(qū)的生產(chǎn)邊界受到了控制，同時(shí)也造成底板灰?guī)r與二2煤層距離縮短，造成煤層底板突水系數(shù)增大，存在太灰水突水危險(xiǎn)。因此在開采過程中需要對(duì)薛湖煤礦斷層的發(fā)育特點(diǎn)、規(guī)律，斷層的導(dǎo)水特征、探查及防治手段進(jìn)行研究

41、。封閉不良鉆孔也是礦井突水的通道之一，包括未封堵或封閉不良鉆孔，特別是與奧灰含水層相連通的鉆孔，生產(chǎn)中應(yīng)預(yù)先處理。據(jù)調(diào)查，本采區(qū)不存才封閉不良鉆孔，但在施工遇鉆孔時(shí)還是應(yīng)先探測(cè)，再施工，以防萬一。3.4采區(qū)涌水量計(jì)算3.4.1 礦井涌水量變化及其構(gòu)成薛湖煤礦排水系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，經(jīng)常觀測(cè)的位置是-780主、副井井筒、-780水倉(cāng)及東風(fēng)井井筒四處。根據(jù)20072009年觀測(cè)資料，薛湖煤礦涌水量主要由煤層頂?shù)装迳皫r水及底板太灰水組成。涌水量變化不大，基本穩(wěn)定在110m3/h左右。薛湖煤礦的生產(chǎn)系統(tǒng)變化對(duì)礦井涌水量有很大的影響，隨著掘進(jìn)工作面的增加及回采面積的增大，涌水量會(huì)逐漸增大，但到一定時(shí)期后，應(yīng)該

42、可以穩(wěn)定甚至逐漸減少。 采區(qū)涌水量計(jì)算1）采區(qū)水文地質(zhì)模型礦井東部的F116斷層使得礦井二2煤層與外部奧灰含水層相對(duì)接，可視為進(jìn)水邊界；西部為二2煤層傾伏區(qū)，1000m弱逕流帶距23采區(qū)8.5km，可視為無限邊界；南部為含水層的隱伏出露區(qū)，具有一定補(bǔ)給作用，可視為無限邊界；北部為二2煤埋深1000m的深埋區(qū)，含水層逕流條件極弱，可視為相對(duì)隔水邊界?？傊?3采區(qū)可概化為一邊進(jìn)水，一邊隔水，另二邊無限的水文地質(zhì)模型。2）計(jì)算公式選取二2煤層頂板砂巖裂隙含水組涌水量選用承壓無壓井流公式：Q=（2）二2煤底板砂巖含水層與太原組上段灰?guī)r含水層涌水量選用承壓井流公式：Q=（3）上（2）、（3）式中：K分別

43、為頂?shù)装迳皫r含水層與C2t上段灰?guī)r含水層滲透系數(shù)（m/d）M分別為頂?shù)装搴畬优cC2t上段含水層厚度（m）H頂板砂巖含水層從底板算起的水柱高度（m）S底板砂巖與C2t上段灰?guī)r含水層的疏排降深（m）d1、d2分別為疏干區(qū)中心至供水、隔水邊界距離（m）r設(shè)計(jì)疏排區(qū)的折算半徑（m），r= F=1.56km2。3）計(jì)算參數(shù)確定頂板砂巖含水層涌水量預(yù)算參數(shù)滲透系數(shù)（K）：井田在732孔對(duì)頂板含水層抽水試驗(yàn)，校正滲透系數(shù)值0.0027m/d，但該孔處于弱富水地段，不能代表全井田水文條件，鄰區(qū)陳四樓礦水文參數(shù)K=0.0363m/d，認(rèn)為取二者平均值較適宜，即取K=0.0195m/d；含水層厚度（M）：取其含

44、水層平均厚度，M=12m；水柱高度（H）：取靜止水位標(biāo)高+27.67m減去780m水平含水層底板標(biāo)高777.70m得H=805.37m；疏排區(qū)大井折算半徑r=720m；d1=1950m+720m=2670md2=650m+720m=1370m底板砂巖含水層涌水量預(yù)算參數(shù)滲透系數(shù)（K）：取頂板預(yù)算參數(shù)K=0.0195m/d；含水層（M）：取其含水層平均厚度，M=8m；疏排降深S=27.67(780)=807.67m；疏排大井折算半徑r與d1、d2值同上。底板C2t上段含水層涌水量預(yù)算參數(shù)滲透系數(shù)（K）：，因井田抽水試驗(yàn)孔遠(yuǎn)離富水區(qū)，其參數(shù)難以代表井田水文地質(zhì)條件，仍借用鄰區(qū)陳四樓礦抽水參數(shù)平均值

45、K=1.03m/d；含水層厚度（M）取全區(qū)穩(wěn)定的L12與L8灰?guī)r相加之平均值M=11.30m；疏排降深取含水層水位標(biāo)高+38.00m減去疏排標(biāo)高780m得S=818.00m；其它r、d1、d2值同上。（4）涌水量計(jì)算頂板砂巖含水層涌水量正常涌水量：Q=488.6m3/d=20.3m3/h最大涌水量：Qmax=1.2Q=24.4m3/h 底板砂巖含水層涌水量正常涌水量：Q=348m3/d=14.5m3/h最大涌水量：Qmax=1.2Q=17.5m3/h 底板C2t上段含水層涌水量正常涌水量：Q=22440.5m3/d=935.9m3/h最大涌水量：Qmax=1.2Q=1142.8m3/h 3.4

46、.3礦井涌水量預(yù)算結(jié)果及評(píng)價(jià)1）礦井涌水量預(yù)算結(jié)果本次采用解析法預(yù)算礦井二2煤層680m水平23采區(qū)正常涌水量、最大涌水量結(jié)果見表3.41。表3.4- 1 780m水平以淺先期開采地段礦井涌水量預(yù)算一覽表煤層穩(wěn) 定 流 解 析 法頂板底板全 區(qū)砂 巖砂 巖石灰?guī)r二2正常23.215.2779.9935.9最大24.417.59521142.82）礦井涌水量評(píng)價(jià)上述預(yù)算的礦井涌水量為煤層頂?shù)装逯苯映渌畬訉?duì)礦井的充水量，二2煤底板下伏奧灰間接含水層一般不會(huì)影響礦井生產(chǎn)。但在遇大型斷裂構(gòu)造時(shí)仍應(yīng)引起注意。3.5 采區(qū)防治水工作 采區(qū)防治水原則與思路采區(qū)防治水設(shè)計(jì)應(yīng)該在河南神火集團(tuán)有限公司薛湖煤礦

47、防治水規(guī)劃的統(tǒng)一指導(dǎo)下、充分結(jié)合采區(qū)水文地質(zhì)特征的基礎(chǔ)上進(jìn)行，重點(diǎn)作好單項(xiàng)采區(qū)防治水工程的設(shè)計(jì)、實(shí)施和總結(jié)工作，注重依靠先進(jìn)科學(xué)技術(shù)，扎實(shí)做好與礦井、采區(qū)防治水有關(guān)的水文地質(zhì)基礎(chǔ)工作，科學(xué)、細(xì)致地探查和分析采區(qū)水文地質(zhì)環(huán)境，深入貫徹落實(shí)煤礦水害防治“預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，有疑必探，先探后掘，先治后采”的十六字原則和以防為主，堵、疏、排、截相結(jié)合的綜合治理措施堅(jiān)持安全發(fā)展指導(dǎo)原則，堅(jiān)持安全第一、預(yù)防為主、綜合治理方針，堅(jiān)持標(biāo)本兼治、重在治本。3.5.2 二2煤層開采的主要水害威脅通過上述分析我們了解到，二2煤層頂板砂巖裂隙承壓水一般情況下不會(huì)對(duì)采區(qū)的采掘活動(dòng)構(gòu)成大的威脅。二2煤層底板太原群灰?guī)r巖溶裂隙承壓水

48、，盡管是一間接充水含水巖組，由于富水性較強(qiáng)，水壓大，在斷層影響的情況下，L8至二2煤層間距縮短，甚至有可能發(fā)生對(duì)接，巖石完整性遭到破壞，強(qiáng)度降低，特別是隨著開采掘進(jìn)破壞了斷層破碎帶的原始穩(wěn)定狀態(tài)，容易導(dǎo)致高壓巖溶裂隙水突入井巷造成事故。3.5.3 二2煤層開采的防治水工作一)頂板出水形式一般為工作面頂板淋水，使工作面環(huán)境惡化。二2煤頂板砂巖裂隙水為礦井主要涌水量，該含水層以靜儲(chǔ)量為主，含水層含水性弱，徑流滯緩，通常在礦井生產(chǎn)初期水量較大，隨著生產(chǎn)的進(jìn)行，頂板砂巖水易于疏干，對(duì)安全生產(chǎn)不會(huì)造成很大的影響。因此薛湖煤礦二2煤頂板水害防治方法采取疏干措施。二）薛湖煤礦新生界沉積厚度220330m，其

49、最底層巖層為俗稱“鈣質(zhì)層”的亞粘土，含14層粉砂、細(xì)砂，一般厚030m。但由于上部巖層為厚度大、含水層較好的中砂和細(xì)砂巖層，所以在留足防水煤柱的條件下，松散層水不會(huì)對(duì)礦井開采造成大的影響。因此，在保證安全生產(chǎn)的條件下，如何進(jìn)行儲(chǔ)量挖潛，更多地回收煤炭資源成為松散層下開采二2煤的主要研究問題。分析計(jì)算得知，二2煤防水煤柱確定為60m。主要防止第三、四系、基巖風(fēng)化帶含水組與二2煤上覆砂巖含水層發(fā)生水力聯(lián)系時(shí)發(fā)生的突水。23采區(qū)二2煤層其頂板以砂質(zhì)泥巖、泥巖為主，按一次采全高，全部陷落方法，經(jīng)過計(jì)算，導(dǎo)水裂隙帶一般不直接溝通基巖風(fēng)化帶或新生界底部含水層，所以礦井煤柱基本上以防塌煤柱為主，但淺部開采厚

50、度2.5m的煤層時(shí)，應(yīng)考慮風(fēng)化帶及新生界下部含水層的影響。但只要根據(jù)實(shí)際測(cè)量結(jié)果合理留設(shè)防水煤柱，即可保證安全生產(chǎn)。預(yù)計(jì)工作面最大涌水量不大于20.4m3/h。要求回采前提前安設(shè)排水設(shè)施，排水能力大于最大出水量的1.5倍。三）底板灰?guī)r水為礦井主要威脅水源，截止目前，薛湖煤礦已在-780m水平軌道巷及21采區(qū)共實(shí)施L8水文觀測(cè)孔11個(gè)，其中2號(hào)觀測(cè)、11號(hào)觀測(cè)孔見水，最大水壓值為2.8MPa。因此，二2煤層所有工作面灰?guī)r突水系數(shù)均在0.035MPa/m以下，基本上沒有底板突水威脅。為了保證安全生產(chǎn)，下一步需對(duì)采區(qū)進(jìn)行水文物探，然后在水文地質(zhì)異常部位進(jìn)行鉆探驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)災(zāi)害再做治理。對(duì)煤層底板進(jìn)行水

51、文地質(zhì)探查的方法包括物探和鉆探。鉆探一般在物探標(biāo)出的異常區(qū)內(nèi)施工，一方面可以探查底板水情，另一方面可以驗(yàn)證物探結(jié)果。當(dāng)探查完成后水文地質(zhì)技術(shù)人員要根據(jù)探查結(jié)果結(jié)合水文地質(zhì)條件對(duì)底板的穩(wěn)定性作出評(píng)價(jià)。此外，在回采的過程中，如果出現(xiàn)涌水，要及時(shí)進(jìn)行水質(zhì)、水源的確定，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)采取措施。對(duì)于底板灰?guī)r水壓較高，底板承受突水系數(shù)超出臨界值的工作面，應(yīng)采取疏水降壓及底板注漿加固防治水措施。采用疏水降壓措施：應(yīng)根據(jù)底板賦水情況布設(shè)疏水鉆孔，鉆深應(yīng)進(jìn)入太原群上段灰?guī)r含水層。如自二2煤層底板算起，疏水鉆孔深度應(yīng)為8090m左右。疏放目的水頭應(yīng)滿足底板突水系數(shù)小于等于0.06MPa/m。依照底板有效隔水層55m

52、推算，底板水壓應(yīng)疏降至3.3MPa以下。放水試驗(yàn)后查明低水位區(qū)的太灰水量不大于100m3/h，且在短期內(nèi)能夠產(chǎn)生顯著降深，即可在低水位區(qū)采用疏干降壓的防治水方法。在煤層傾角緩的情況下應(yīng)將上巷作為機(jī)巷，使得水往低處流，煤往高處走。若工作面巷道具有深度超過巷道高度的低洼地帶，應(yīng)在低洼部位開掘泄水巷或建設(shè)臨時(shí)水倉(cāng)，以防水積蓄在低洼處，封堵巷道，釀成災(zāi)害。四）過斷層時(shí)二2煤層底板太原群灰?guī)r巖溶裂隙承壓水的防治水工作斷層是底板突水的主要影響因素，有以下幾個(gè)方面的原因： 回采工作面底板巖體中存在斷層時(shí)，底板的采動(dòng)破壞深度增大。根據(jù)一些現(xiàn)場(chǎng)底板巖體注水試驗(yàn)結(jié)果可知，斷層破碎帶巖體的導(dǎo)水裂隙帶深度是正常巖體的

53、2倍左右。 斷層的存在破壞了底板巖層的完整性、降低了巖體的強(qiáng)度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，斷層帶內(nèi)巖石的單軸抗壓強(qiáng)度僅為正常巖石的1/7。研究表明，在斷層落差為幾十米的情況下，斷層附近節(jié)理區(qū)的出現(xiàn)是順斷層方向發(fā)展的。一般在斷層兩側(cè)延展20m左右；斷層落差為27m時(shí)，斷層附近一般直接伴隨巖石弱化區(qū)，其強(qiáng)度降低較大，范圍離開斷層約1m、而一般巖石弱化區(qū)為5m。 斷層上下兩盤錯(cuò)動(dòng)，縮短了煤層與底板含水層之間的距離，或造成斷層一盤的煤層與另一盤的含水層直接接觸，使工作面更易發(fā)生突水。如果斷層破碎帶或斷層影響帶為充水或?qū)畼?gòu)造，當(dāng)工作面揭露到斷層時(shí)即會(huì)發(fā)生突水。斷層導(dǎo)水與否主要與斷層的力學(xué)性質(zhì)有關(guān)。一般正斷層是在低

54、圍壓條件下形成的，因此，其斷裂面的張裂程度很大，并且破碎帶疏松多孔隙、富水性強(qiáng)。而逆斷層多是在高圍壓條件下形成的，破碎帶寬度小且致密孔隙小。所以，在其他條件相同的情況下，正斷層的存在更容易造成工作面突水。薛湖煤礦23采區(qū)的斷層都為正斷層，斷層上下兩盤錯(cuò)動(dòng)，縮短了煤層與底板含水層之間的距離，存在導(dǎo)水的可能性。斷層活化導(dǎo)水機(jī)理：依據(jù)現(xiàn)有的水文地質(zhì)資料，薛湖煤礦許多斷層的導(dǎo)水性不明，但對(duì)已查明的不導(dǎo)水?dāng)鄬又荒苷f明是在原始地質(zhì)條件下不導(dǎo)水，在采動(dòng)影響下斷層是否會(huì)活化為導(dǎo)水?dāng)鄬?，還有待研究。突水實(shí)例表明，當(dāng)掘進(jìn)工作面的推進(jìn)方向與斷層的走向平行時(shí)，更易造成斷層的活化突水。沿?cái)鄬踊夭赏七M(jìn)，對(duì)斷層造成了極不利

55、的時(shí)空效應(yīng)。這表現(xiàn)為：、頂板冒落以前懸空面積很大，對(duì)斷層的擾動(dòng)面積大，擾動(dòng)程度高；、沿著斷層走向的推進(jìn)，對(duì)斷層的擾動(dòng)時(shí)間大大增加。表斷層引起的底板突水特征序號(hào)斷層與煤層關(guān)系突 水 特 征1斷層已切割了開采煤層開掘工程一旦揭穿或穿過斷層帶，立即引起底板或巷道突水。突水往往為突發(fā)性，且水量增加較快。2斷層基本達(dá)到開采煤層充分接近開采煤層巷道掘進(jìn)初期，可能不產(chǎn)生突然涌水。過一定時(shí)間后，由于巖體力學(xué)平衡條件的改變，會(huì)引起突水?；夭晒ぷ髅嬖诘V壓、水壓作用下，易形成滯后式突水，水量呈跳躍式上升。3斷層使含水層與煤層對(duì)接巷道一旦穿過斷層帶，立即突水?；夭蓵r(shí)由于預(yù)留煤柱過小，采后底板破裂，引起突水。突水多為滯

56、后式，水量呈遞增特征4斷層頂距開采煤層或巷道有一定距離巷道掘進(jìn)一般不會(huì)引起底板突水。但在回采過程中，在礦壓、水壓的共同作用下引起底板巖體破裂，造成底板突水；突水為滯后式，水量一般較小在附加切向應(yīng)力作用下，斷層活化的結(jié)果：、斷層帶內(nèi)及斷層帶附近，原有裂隙的張開和發(fā)展。當(dāng)附加切向應(yīng)力與原始地質(zhì)條件下斷層剪應(yīng)力方向一致時(shí)，斷層帶內(nèi)張性裂隙和其側(cè)的張節(jié)理，進(jìn)一步張開和擴(kuò)展方向相反時(shí)，斷層帶內(nèi)剪切裂隙和其側(cè)的剪節(jié)理則有可能張開。、斷層帶內(nèi)及斷層帶附近，可能導(dǎo)致新的剪切裂隙和張開裂隙的產(chǎn)生。斷層突水特征：實(shí)踐證明，在斷層破壞帶及其附近部位多發(fā)生煤層底板突水。據(jù)統(tǒng)計(jì)，由煤層斷層引起的底板突水次數(shù)占總突水次數(shù)的50%以上，大部分是由中小型斷層引起的。對(duì)于大型斷層，一般比較重視，從而減少了突水事故的發(fā)生。斷層的突水類型基本與